淺談合金濾袋在燃煤電廠電袋復(fù)合除塵器上的技術(shù)經(jīng)濟性

黃晨暉

（福建龍凈環(huán)保股份有限公司，福建 龍巖 364000）

近年來，合金濾袋技術(shù)快速發(fā)展，但在煙氣處理量最大的火電行業(yè)，卻鮮有合金濾袋技術(shù)的身影。其最主要原因，是合金濾袋的高價問題。但其優(yōu)異的過濾性能、透氣性能以及耐磨琢性能所帶來的方案選型變化，往往被大多數(shù)人忽視。通過優(yōu)化選型，合理設(shè)計除塵器參數(shù)，在數(shù)量上平衡單價方面的不足，尤其是合金濾袋超長使用壽命（一般是化纖濾袋的2倍），可大大提高合金濾袋在燃煤電廠電袋復(fù)合除塵器中應(yīng)用的技術(shù)經(jīng)濟性。

1 選型方案

電袋復(fù)合除塵器在燃煤機組應(yīng)用已近20年，設(shè)備技術(shù)已十分成熟。耦合增強電袋的成功投運在行業(yè)內(nèi)形成新的技術(shù)路線，其通過特殊的結(jié)構(gòu)，提高電場區(qū)的比集塵面積，降低袋區(qū)入口粉塵濃度，將袋區(qū)過濾風(fēng)速提高到常規(guī)選型的1.5倍以上，取得了良好的技術(shù)效果。經(jīng)過試驗與經(jīng)驗總結(jié)，在袋區(qū)入口粉塵濃度低于3g/Nm3的條件下，適當(dāng)提高袋區(qū)過濾風(fēng)速，可在保證設(shè)備性能的前提下提高整體的經(jīng)濟性。為提高合金濾袋在燃煤電廠電袋復(fù)合除塵器應(yīng)用的技術(shù)經(jīng)濟性，核心選型思路是提高合金濾袋的過濾風(fēng)速。試驗研究表明，合金濾袋在2.0m/min左右的過濾風(fēng)速下，對入口濃度2～4g/Nm3的粉煤灰，依舊保持極高的過濾效率，同時壓差能穩(wěn)定維持在400～600Pa。并且，金屬濾袋可以承受煙氣流速提高帶來磨損強度。因此，可以確定優(yōu)化選型思路：（1）提高電袋復(fù)合除塵器電場區(qū)效率，降低濾袋區(qū)入口粉塵濃度，控制在3g/Nm3±0.3g/Nm3；（2）提高袋區(qū)過濾風(fēng)速至2.0～0.2m/min，減小過濾面積。

2 實際工程案例對比分析

進行合金濾袋在燃煤電廠電袋復(fù)合除塵器應(yīng)用的技術(shù)經(jīng)濟性分析，主要包含一次性投資和運行維護費用兩個部分的對比。本文引入已改造、建成的采用化纖濾袋的電袋復(fù)合除塵器的項目資料，重新改用合金濾袋進行選型設(shè)計，測算除塵器建設(shè)費用，進行合金濾袋方案與化纖濾袋方案的一次性投資成本對比。運行維護費用的對比內(nèi)容，包含能耗、易損件更換和設(shè)備檢修三個方面。能耗包括設(shè)備本體電耗，壓縮空氣器電耗（空壓機能耗）以及風(fēng)機電耗。易損件更換包含濾袋、袋籠、脈沖閥等部件的壽命周期更換費用。設(shè)備檢修包含除塵器整體的周期性小修、大修費用。本文分別選取山西某1000MW燃煤機組配套電袋復(fù)合除塵器新建項目和河南某1000MW燃煤機組配套電袋復(fù)合除塵器改造項目進行分別對比。對比中涉及到的客觀數(shù)據(jù)：2021年一季度除塵器鋼結(jié)構(gòu)定額單價，見表1。

表1 鋼結(jié)構(gòu)定額單價

設(shè)化纖濾袋1m2的單價為H元，合金濾袋1m2的單價為J元，單價中包含袋籠價格。

2.1 單臺新建電袋機組對比分析

該機組設(shè)計煙氣量為5505000m3/h，技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 新建除塵器技術(shù)參數(shù)

測算鋼結(jié)構(gòu)重量見表3。

表3 新建除塵器鋼結(jié)構(gòu)重量統(tǒng)計

通過計算，可得到設(shè)備一次性投資，見表4。

表4 新建除塵器一次性投資（單位：萬元）

注：（1）其他外購件包括脈沖閥、油漆、保溫材料等，按國產(chǎn)主流品牌價格計入。

（2）除塵器配套的電儀、控制設(shè)備，按國產(chǎn)主流品牌計入價格，控制采用DCS。

由表4可以計算得到化纖濾袋方案和合金濾袋方案的一次性投資差值看△T新為：

當(dāng)△T新＞0時，即表明合金濾袋方案的投資低于化纖濾袋方案，即296+9.25H-4.69J＞0。

轉(zhuǎn)換得J＜1.97H+63.1，滿足此條件時，合金濾袋方案的投資低于化纖濾袋方案。主要運行維護費用對比，采用年平均費用進行比較，詳見表5。

表5 新建除塵器主要運行維護費用（單位：萬元/年）

注：（1）電費按0.35元人民幣/kWh。

（2）機組運行時間按7500小時/年計算。

（3）濾袋、袋籠、脈沖閥的更換費用除設(shè)備費外，也包含了更換的施工費用，化纖濾袋更換周期為5年，配套的袋籠更換周期為8年，合金濾袋更換周期為10年，脈沖閥更換周期為8年。

（4）電場區(qū)大修周期為10年。

由表5可以計算得到化纖濾袋方案和合金濾袋方案的單年運行維護費用差值△Y新為：

因此可以得到10年期的總投入資金（包含10年期的主要運行維護費用）為：

當(dāng)（△T新+10×△Y新）＞0時，即表明合金濾袋方案的總投入資金低于化纖濾袋方案，即：

轉(zhuǎn)換得J＜2.77H-63.3，滿足此條件時，合金濾袋方案的總投入資金低于化纖濾袋方案。

3.2 單臺改造電袋機組對比分析

該機組原采用五電場電除塵器，后提效改造為電袋復(fù)合除塵器。項目利舊原除塵器鋼支架、灰斗、殼體、進口喇叭、電場區(qū)部分?；w濾袋方案保留兩電場，合金濾袋方案保留三電場。設(shè)計煙氣量為5354000m3/h，技術(shù)參數(shù)見表6。

表6 改造除塵器技術(shù)參數(shù)

測算鋼結(jié)構(gòu)重量見表7。

表7 改造除塵器鋼結(jié)構(gòu)重量統(tǒng)計

通過計算，可得到設(shè)備一次性投資，見表8。

表8 改造除塵器一次性投資（單位：萬元）

注：條件內(nèi)容同表四下方說明。由表8可以計算得到化纖濾袋方案和合金濾袋方案的一次性投資差值看△T改為：

當(dāng)△T改＞0時，即表明合金濾袋方案的投資低于化纖濾袋方案，即354+9.2H-4.53J＞0。

轉(zhuǎn)換得J＜2.03H+78.1，滿足此條件時，合金濾袋方案的投資低于化纖濾袋方案。運行維護費用對比，采用年平均費用進行比較，詳見表9。

表9 改造除塵器運行維護費用（單位：萬元/年）

注：條件內(nèi)容同表5下方說明。

由表9可以計算得到化纖濾袋方案和合金濾袋方案的單年運行維護費用差值△Y改為：

因此可以得到10年期的總投入資金（包含10年期的主要運行維護費用）為：

當(dāng)（△T改+10×△Y改）＞0時，即表明合金濾袋方案的總投入資金低于化纖濾袋方案，即：

簡單運算得J＜2.85H-181.7，滿足此條件時，合金濾袋方案的總投入資金低于化纖濾袋方案。

3 結(jié)語

從新建、改造兩個案例對比運算結(jié)果可以看出：若合金濾袋方案在投資上較化纖濾料方案有優(yōu)勢，必須將合金濾袋的單價控制在化纖濾袋單價的2倍左右。同時，我們也應(yīng)注意到，除了性能優(yōu)異外，合金濾袋的可回收利用也是優(yōu)于化纖濾袋的重要特點。隨著“碳達峰”、“碳中和”的提出，以有機物為主要材料的化纖濾料，優(yōu)勢將有所下降。并且，隨著合金濾袋生產(chǎn)工藝提升，成本的優(yōu)化控制水平提高，其必將進入燃煤電廠的電袋復(fù)合除塵器中應(yīng)用，使火電機組除塵技術(shù)邁上一個新臺階。